DE2803589A1

DE2803589A1 - Verfahren zur herstellung optischer glasfasern und hierfuer geeigneter spinnofen

Info

Publication number: DE2803589A1
Application number: DE19782803589
Authority: DE
Inventors: Ken Koizumi; Tetsuya Yamazaki
Original assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Priority date: 1977-01-27
Filing date: 1978-01-27
Publication date: 1978-08-03
Also published as: FR2378724B1; NL189084B; JPS5713503B2; NL7801037A; GB1545748A; DE2803589C2; NL189084C; FR2378724A1; JPS5393847A; US4145200A

Description

PATENTANWÄ'TE

DR. E. WIEGAND DIPL-ING. V/. NIEMAND DR. M. KÖHLER DIPL-ING. C. GERNHARDT

MÖNCHEN HAMBURG

2303589

HAMBURG

TELEFON: 555Oi T 8000 M O N CH E N 2, TELEGRAMME: KARPATENT MATHILDENSTRASSE TELEX: 5 29 068 KARP D

w. 43073/78 - Ko/Ne 27. Jan. 1978

Nippon Sheet Glass Co., Ltd. Higashi-ku, Osaka (Japan)

Verfahren zur Herstellung optischer Glasfasern und hierfür geeigneter Spinnofen

Die Erfindung betrifft die Herstellung optischer Glasfasern, insbesondere ein "Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung mittels eines Spinnverfahrens von hoher Geschwindigkeit von optischen Glasfasern mit niedrigem Verlust, die zur Anwendung als Transmissionskanäle bei optischen Verbindungen geeignet sind.

Der hier verwendete Ausdruck "optische Glasfasern" bezeichnet Glasfasern, die aus einem zylindrischen langgestreckten Kern und einen oder mehreren den Kern umgebenden Einhüllungs- oder Deckschichten bestehen. Ein an einem Ende der optischen Glaserfaser eintretender Lichtstrahl

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wird innerhalb des Kernes entlang der Längsrichtung der Faser übermittelt und verlässt das andere Ende.

Gemäss dem Stand der Technik werden optische Fasern

. mehreren nach eine© Verfahren hergestellt,das die Anwendung eines aus/ Bestandteilen bestehenden Schmelzt! egels, der aus zwei oder mehreren Schmelztiegelbestandteilen mit einer Düse zur Abgabe einer Glasschmelze am Böden aufgebaut ist, wobei die Abgabedüsen koaxial angebracht sind, und das gemeinsame Verspinnen von Glasschmelzen unterschiedlicher Arten aus den Abgabediisen umfasst. Falls beispielsweise eine optische Glasfaser unter Anwendung des aus zwei Bestandteilen bestehenden Schmelztiegels hergestellt werden soll, werden zwei grösse und kleine Schmelztiegel» von denen jeder eine Düse zur Abgabe der Glasschmelze am Boden besitzt, so angeordnet, dass der grosse Schmelztiegel den kleinen umgibt und die beiden Abgabedüsen sind koaxial angebracht. Das den Kern bildende Glas wird in den inneren kleineren Schmelztiegel zugeführt und das umrundende Glas wird in den äusseren grossen Schmelztiegel zugeführt. Der grosse Schmelztiegel wird von aussen zum Schmelzen der Glasbeschickungen erhitzt und die Schmelze zur Kernbildung und die Schmelze für das Umhüllungsglas fliessen jeweils nach abwärts durch die koaxial angebrachten Düsen und werden hiervon unter Bildung einer Glasfaser abgezogen, die aus einem Kern und einer Abdeckungsschicht, die koaxial zueinander angeordnet, sind, bestehen, und welche entsprechend der Abzugsgeschwindigkeit einen Ausse*idt,rehmesser von etwa 100 Mikron bis etwa 200 Mikron und einen Kerndurchmesser von etwa 20 Mikron bis etwa 1ÖÖ Mikron besitzen.

Durch Wahl eines Glases mit einem hohen Refraktionsiüdex als Kern und einem Glas mit einem niedrigen Refrak-

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tionsindex als Abdeekungsschicht zu diesem Zeitpunkt kann eine optische Glasfaser erhalten werden. Die erhaltene optische Glasfaser hat die schematisch in Fig. 5 (a) der beiliegenden Zeichnung gezeigte Querschnittsforκ und die stufenweise Brechungsindexverteilung, wie sie in Fig. 5 (b) gezeigt ist. Anders ausgedrückt, hat das Innere des Kernes 501 einen einheitlich hohen Refraktionsindex und die Abdeckungsschicht 502 hat einen einheitlich niedrigen Refraktionsindex und ein an einem Bade der Glasfaser eintretender Lichtstrahl wird durch den Kern übermittelt, während er insgesamt an der Grenzfläche zwischen dem Kern und der Umhüllung reflektiert wird. Gemäss der vorliegenden Erfindung werden optische Glasfasern mit einem derartigen stufenweisen Muster der Brechungsxndexverteilung als "optische Fasern von Stufentyp¹¹ bezeichnet.

Andererseits kann durch Wahl eines Glases mit einem Ion (Dotierungsion) mit einem hohen Ausmass an Beitrag zum Brechungsindex, wie einem ihalliumion, als Kernglas und einem Glas mit einem Ion mit einem niedrigen Ausmass des Beitrages zum Brechungsindex, wie einem Alkaliion, als Umhüllungsglas, und durch Austausch des Thalliumions mit dem Alkaliion durch die Grenzfläche der beiden Gläser während des gemeinsamen Schmelzverspinnens eine optische Faser erhalten werden, die die in Fig. 5 (a) gezeigte Querschnittsform und die in Fig. 5 (c) gezeigte allmählichere Fraktionsindexverteilung besitzt, wodurch im Inneren des Kernes 501 der Brechungsindex fortschreitend in radialer Richtung von der Mitte zu der Umfangsgrenzfläche abnimmt und ein an einem Ende der optischen Faser eintretender Lichtstrahl durch den Kern durch Refraktion übermittelt wird. Vorzugsweise, jedoch nicht absolut, ist der Refraktionsindex

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kontinuierlich, wie in Fig. 5 (c) an der Grenzfläche zwischen dem Kern 501 und der Umhüllung 502. Im Rahmen der Erfindung werden optische Glasfasern, die eine derartige Brechungsindexverteilung zeigen, dass der Brechungsindex fortschreitend in der radialen Richtung abnimmt, mit "optischen Fasern vom fokusierenden Typ" bezeichnet. -

Die üblichen aus zwei Teilen bestehenden Schmelztiegel sind solche, worin der Innendurchmesser der an dem äusseren Schmelztiegelbauteil befestigten äusseren Düse weniger als einige Millimeter ist und die äussere, vom unteren Ende des äusseren Schmelztiegelbauteils vorspringende Düse hat eine Länge von höchstens etwa 20 ram. Es ist erforderlich, dass optische Fasern mit einem geringen Verlust durch Spinnen mit einer Geschwindigkeit von nicht mehr als einigen Kilometern je Stunde hergestellt werden, während die Temperatur des Schmelztiegels bei nicht mehr als etwa 1000° C gehalten wird. In den letzten Jahren trat ein enormer Fortschritt in optischen Fasern und weiteren optischen Kommunikationsvorrichtungen ein und das letzte Problem, welches die Hersteller- bei der Überführung derartiger optische Kommunikationssysteme in die technische Praxis lösen müssen, besteht in der Verringerung der Kosten der Herstellung der Einzelvorri chtungen.

Das Verfahren mit aus mehreren Bauteilen bestehender Schmelztiegel stellt ein kontinuierliches Verfahren dar, welches von der Stufe des Schmelzens des Glases bis zu einer Stufe der Herstellung gesponnener Fasern reicht, und ergibt kontinuierlich optische Glasfasern. Deshalb ist ein verbessertes Herstellungsverfahren für die Massenherstellung geeignet. Die Geschwindigkeit des Spinnens ist jedoch nie-

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driger als ein Zehntel der Geschwindigkeit des Streckens von Drähten bei den üblichen aus Kupfer als Rohmaterialien hergestellte Kommunikationskanälen und die Kosten der Herstellung sind höher als im Pail der Herstellung von Kupferdrähten. TJm eine drastische Verringerung der Kosten der Herstellung zu erreichen, ist es besonders notwendig, die Geschwindigkeit des Spinnens zu erhöhen. Im allgemeinen werden zwei Verfahren zur Erhöhung der Geschwindigkeit des Spinnens gemäss den üblichen Verfahren angewandt. Eines umfasst die Erhöhung der Durchmesser der am Boden der mehrfachen Schmelztiegelbauteile angebrachten.Düsen und infolgedessen der Erhöhung der Menge des geschmolzenen Glases, welches aus den Düsen strömt. Jedoch erfolgt bei diesem Verfahren eine Abweichung oder eine Turbulenz in der Strömung der Glasschmelze am Düsenteil auf Grund des Einflusses der Konvektion der Glasschmelze innerhalb des Schmelztiegels. Dadurch ergibt sich zwangsläufig eine Variierung des Aussendurchmessers der erhaltenen Faser oder des Durchmessers des Kernes und auch hinsichtlich der Exzentrizität des Kernes. Aus diesem Grunde ist die Wirksamkeit der Verbindung der Fasern an ihrem Ende schlecht und es ist schwierig, Übermittlung skanäle von langem Abstand aus derartigen Fasern zu konstruieren.

Das andere Verfahren besteht in der Erhöhung der Temperatur des Schmelztiegels, um die Viskosität des Glases zu verringern und die Menge der geschmolzenen Glasströmung zu erhöhen. Wenn jedoch bei diesem Verfahren die Temperatur des Schmelztiegels erhöht wird, diffundieren Verunreinigungsionen im Material, welches den Schmelztiegel darstellt, in die Glasschmelze und der Verlust der Lichtabsorption in der

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Faser wird erhöht. Es ist infolgedessen schwierig, Übermittlungsleitungen von niedrigem Verlust aufzubauen. Deshalb kann nach den üblichen Verfahren kein optisches Fasermaterial mit niedrigem Verlust durch Erhöhung der Geschwindigkeit des Spinnens hergestellt werden.

Die vorstehende Beschreibung richtet sich hauptsächlich auf die Herstellung optischer Fasern nach dem Verfahren mit den aus zwei Bauteilen bestehenden Schmelztiegeln, ist jedoch auch an die Herstellung von optischen Fasern unter Anwendung von Schmelztiegeln, die aus drei oder-mehr Bauteilen bestehen, anwendbar. Das Verfahren unter Anwendung von Schmelztiegeln mit drei Bauteilen ist dergestaltig, dass das äusserste Schmelztiegelbauteil ausserhalb des aus zwei Bautiegeln bestehenden ausgebildet ist und Glas mit einem höheren Brechungsindex oder höherer Lichtabsorption in das äusserste Schmelztiegelbautexl eingeführt wird. Dadurch wird eine optische Faser mit einer dreischichtigen Struktur durch drei koaxial am Boden des Schmelztiegels angebrachten Düsen gesponnen.

Eine Aufgabe der Erfindung besteht in einem Verfahren zur Herstellungmrt hoher Geschwindigkeit des Spinnens von optischen Fasern mit niedrigem Verlust mit einer stark verringerten Variierung in ihren Aussen- und Kerndurchmessern und mit einer stark verringerten Abweichung in der Anordnung ihres Kernes.

Eine- weitere Aufgabe der Erfindung besteht in einem Verfahren zur Herstellung in hoher Geschwindigkeit des Spinnens von optischen Glasfasern.mit niedrigem Verlust, wobei die Temperatur des Schmelztiegels bei einer relativ niedrigen

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Temperatur gehalten wird und infolgedessen die Diffusion von Verunreinigungen aus dem den Schmelztiegel bildenden Material in die Glasschmelzen gehemmt wird.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in einer Vorrichtung zur Herstellung von optischen Glasfasern mit niedrigem Verlust durch Spinnen mit hoher Geschwindigkeit mit einer stark verringerten Variierung von deren Aussen- und Kerndurchmessern und einer stark verringerten Abweichung in der Anordnung ihrer Kerne.

Diese und weitere Aufgaben und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung.

Die Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren zur Herstellung optischer Glasfasern, wobei Glasschmelzen unterschiedlicher Arten durch koaxial angebrachte Abgabedüsen eines aus mehreren Bestandteilen aufgebauten Schmelztiegels, der aus zwei oder mehreren Schmelztiegelbestandteilen mit einer Abgabedüse an ihrem Boden aufgebaut ist, gemeinsam versponnen werden, wobei die äusserste Düse eine Länge von mindestens 30 mm besitzt und so erhitzt ist, dass mindestens ein Teil derselben bei einer Temperatur gleich oder höher als der Temperatur des Schmelztiegels gehalten wird, so dass die Geschwindigkeit des Spinnens erhöht wird.

Gemäss der Erfindung kann das vorstehende Verfahren unter Anwendung eines Hochgeschwindigkeitsspinnofens für optische Glasfasern ausgeführt werden, welcher einen aus mehreren Bestandteilen aufgebauten Schmelztiegel, der aus zwei oder mehr Schmelztiegelbauteilen mit Glasschmelzenabgabedüsen an ihrem Boden aufgebaut ist, wobei die Düsen

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koaxial angebracht sind, sowie Einrichtungen zum äusseren Erhitzen des aus mehreren Bauteilen aufgebauten Schmelztiegels und der Abgabedüsen umfasst, wobei die äusserste Düse eine Länge von mindestens 30 mm besitzt.

Die Erfindung wird im einzelnen anhand der beiliegenden Zeichnungen erläutert, worin

Fig. 1 einen Schnitt eines Spinnofens, der das Prinzip der Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt,

Fig. 2 einen Schnitt eines Spinnofens, der die Ausführung der Erfindung unter Anwendung 'eines Verfahrens der direkten Düsenerhitzung durch Hochfrequenzinduktion zeigt,

Fig. 3 einen Schnitt eines Spinnofens, der das Prinzip der Ausführung der vorliegenden Erfindung unter Anwendung eines Verfahrens der direkten Düsenerhitzung durch Anlegung eines Starkstromes niedriger Spannung zeigt,

Fig. 4 einen Schnitt- eines Spinnofens, der ein Beispiel des Spinnens von optischen Fasern mit einer Dreischichtstruktur nach dem erfindungsgemässen Verfahren zeigt,

Fig. 5(a), (b) und (c) jeweils die Querschnittsform einer mittels des Verfahrens mit aus zwei Bestandteilen aufgebauten Schmelztiegels gemäas der Erfindung hergestellten optischen Fasern, eine Darstellung der Brechungsindexverteilung einer optischen Faser von Stufentyp und eine Darstellung der Brechungsindexverteilung einer optischen Faser vom Fokusiertyp, wobei η den Brechungsindex und r den Radius der Faser angeben, zeigen,

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die Fig. 5 (d), (e) und (f) den Querschnitt einer optischen Faser mit einer Dreischichtstruktur, die nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellt wurde, eine Darstellung der Refraktionindexverteilung einer optischen .Faser vom Stufentyp und eine Darstellung der Brechungsindexverteilung einer optischen Faser vom Fokussiertyp zeigen, und

Fig. 6 einen Schnitt eines Spinnofens, der eine weitere Ausführungsform für das Spinnen optischer Fasern mit einer Dreischichtstruktur nach dem erfindungsgemässen Verfahren zeigt,
darstellen.

Die Erfindung wird zunächst anhand des Verfahrens des Spinnens unter Anwendung eines aus zwei Bestandteilen aufgebauten Schmelztiegels beschrieben, der in den Fig. 1 bis gezeigt ist. Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die folgende Beschreibung beschränkt und verschiedene Modifikationen und Änderungen, die für den Fachmann selbstverständlich sind, liegen im Sahmen der Erfindung.

Fig. 1 stellt einen Querschnitt eines Hoehgeschwindigkeitspinnofens dar, der das Prinzip der Ausführung der vorliegenden Erfindung unter Anwendung eines Verfahrens der äusseren Erhitzung des Schmelztiegels in indirekter Weise durch Anwendung eines elektrischen Ofens zeigt. In der Fig. 1 besteht der Schmelztiegel aus einem äusseren Schmelztiegelbauteil 102 und einem inneren Schmelztiegelbauteil 107 und ist an einer bestimmten Stelle innerhalb des elektrischen Ofens eingesetzt. Der äussere Schmelztiegelbauteil hat an seinem Boden eine zylindrische längliche metallische äussere Düse 101, die auf hohe Temperatur durch einen elektri-

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sehen Ofen 103 für die Düsenerhitzung erhitzt wird. Andererseits wird der äussere Schmelztiegelbauteil 102 auf eine hohe Temperatur durch einen elektrischen Ofen 104 für die Schmelztiegelerhitzung erhitzt. Die elektrischen Öfen 103 und 104 besitzen feuerfeste Materialien 106 und 106' und Erhitzer 105 und 105'> die durch feuerfeste Materialien umgeben sind. Die Erhitzer 105 und 105' erzeugen die Wärme, indem sie elektrisch so gesteuert werden, dass die Temperaturen der äusseren Düse 101 und des äusseren Schmelztiegelbauteils 102 bei bestimmten Stellen gehalten werden. In einem aus zwei Bauteilen aufgebauten Schmelztiegel stellt die äussere Düse 101 die äusserste Düse dar.

Das innere Schmelztiegelbauteil 10? ist innerhalb des äusseren Schmelztiegels so untergebracht, dass die innere Düse 112 am Boden des inneren Schmelztiegels koaxial mit der äusseren Düse 101 liegt.

Falls eine optische Glasfaser nach dem erfindungsgemässen Verfahren unter Anwendung eines derartigen aus zwei Bestandteilen bestehenden Schmelztiegels gesponnen werden soll, wird ein Glasstab 108 für die Deckschicht der Faser in das äussere Schmelztiegelbauteil 102 zugeführt und darin erhitzt, so dass er die Schmelze 109 ergibt, welche nach abwärts durch die äussere Düse 101 fliesst und vom Austritt 113 der Düse abgezogen wird. In gleicher Weise wird ein Glasstab 110 für den Kern der Faser in das innere Schmelztiegelbauteil 107 eingeführt und darin erhitzt, so dass er eine Schmelze ergibt, die durch die innere Düse 112 strömt und in die Glasschmelze 109 innerhalb der äusseren Düse 102 ausflieset. Sie bildet eine laminare Strömung und bewegt sich nach abwärts durch die Mitte der äusseren Düse und wird vom äusseren

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Düsenaustritt 113 abgezogen. Anstelle der Glasstäbe 108 und 110 kann das Glas bereits im geschmolzenen Zustand zu den Schmelztiegelbauteilen zugeführt werden.

Bei der Herstellung von optischen Glasfasern vom Stufentyp wird eine Glasmasse mit einem relativ niedrigen Brechungsindex als Material für die Deckschicht verwendet und eine Glasmasse mit einem höheren Brechungsindex wird als Glas zur Kernbildung gewählt. Die üblicherweise auf dem Fachgebiet angewandten Glaszusammensetzungen können auch als Materialien für die Deckschicht und den Kern gemäss der Erfindung eingesetzt werden. Beispiele für Deckgläser sind Silikatglas, Borsilikatglas und Natron-Kalk-Siiikatglas, die einen Brechungsindex von 1,49 bis 1,54 besitzen. Geeignete Materialien für das Kernglas sind Silikatglas, Borsilikatglas und Katron-Kalk-Silikatglas mit einem Brechungsindex von 1,50 bis 1,59·

Zur Herstellung von optischen Glasfasern von Fokusiertyp werden Silikatgläser, die Alkaliionen mit einem niedrigen Ausmass des Beitrages zum Brechungsindex enthalten, beispielsweise mindestens eines der Materialien, Li, Ha, K, Rb und Cs, als Materialien für die Deckschicht verwendet. Als kernbildendes Glas werden Gläser mit Metallionen mit einem hohen Ausmass des Beitrages zum Brechungsindex, beispielsweise einem Thalliumion, verwendet. Während des Spinnens diffundiert das Tl-Ion im Kernglas in das Deckglas und das Alkaliion in den Deckglas diffundiert in das Kernglas, und zwar beide an der Grenzfläche zwischen dem Kernglas und dem Deckglas. Im Inneren des Kernes der erhaltenen optischen Faser nimmt die Konzentration der Tl-Ionen fortschreitend ab und die Konzentration der Alkaliionen nimmt fortschreitend zu, und zwar von der Mitte zu der Radialrichtung,

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und auf Grund dieser Konzentrationsverteilung hat das Innere des Kernes eine solche Brechungsindexverteilung, dass der Brechungsindex fortschreitend von der Mitte zur radialen Richtung abnimmt.

Ton den Alkalimetallen hat das Cs-Ion ein grösseres Ausmass des Beitrages zum Brechungsindex als die anderen Alkaliionen. Aus diesem Grund kann eine optische Glasfaser vom foTcusierenden Typ auch durch Anwendung eines Cs-Ionen enthaltenden Glases als Kernglases und eines Glases, welches mindestens eines der Materialien Li, Ha, K und Eb enthält, als Deckglas hergestellt werden.

Allgemein wird Platin von hoher Reinheit als Material für den Schmelztiegel und die Düsen verwendet. Andere stark wärmebeständige Materialien, wie Platin-Iridium-Legierungen, Quarzgläser, Aluminiumoxid, Wolfram und Molybdän, können gleichfalls eingesetzt werden.

3FaIIs Platin auf eine Temperatur von mindestens etwa 1200° C erhitzt wird, diffundieren Spuren von darin enthaltenen Verunreinigungen, insbesondere Eisenionen und Kupferionen, in die Glasschmelzen und infolgedessen besitzt das Glas einen erhöhten Verlust der Lichtabsorption. Da die Glasschmelzen während eines relativ langen Zeitraumes im Schmelztiegel verweilen, wird das Innere des inneren Schmelztiegelbauteils 107, welcher die Kernglasschmelze 111 aufnimmt, von der ein niedriger Verlust der Lichtabsorption gefordert wird, und die Umgebung desselben günstigerweise bei einer ausreichend niedrigeren Temperatur als etwa 1200° C, vorzugsweise bei einer Temperatur oberhalb der Schmelztemperatur der Glasbeschickung, jedoch unterhalb 1000° C₇,und am stärk-

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sten bevorzugt etwa 850 bis etwa 950° C gehalten.

Innerhalb der äusseren Düse 101 strömen die Glasschmelzen 109 und 111 nach abwärts als laminare Ströme. Jedoch besitzt lediglich die .Deckglasschmelze 109 direkten Kontakt mit der Wandoberfläche der erhitzten äusseren Platindüse. Da weiterhin die Verweilzeiten dieser Glasschmelzen in der äusseren Düse 101 relativ kurz sind, selbst wenn die Verunreinigungsionen in die Deckglasschmelze 109 diffundieren, bricht die diffundierte Schicht an der Deckglasschmelze 109 ab und erreicht nicht die den Kern bildende Glasschmelze 111. Infolgedessen kann die Temperatur der äusseren Düse 101 höher als die Temperatur des Schmelztiegels gemacht werden, und, selbst wenn die Temperatur der äusseren Düse beispielsweise etwa 1200° C überschreitet, wird der niedrige Verlust der erhaltenen optischen Glasfaser nicht verschlechtert. Somit kann die äussere Düse 101 auf eine Temperatur erhitzt werden, und bei dieser Temperatur gehalten werden, die gleich oder höher als die Temperatur des Schmelztiegels ist. Günstigerweise wird sie bei einer Temperatur um mindestens 25°C, vorzugsweise mindestens 50° C, insbesondere 75 bis 150⁰ C höher als die Temperatur des Schmelzt!egels gehalten. Vorteilhafterweise wird das Erhitzen so durchgeführt, dass die Temperatur der äusseren Oberfläche der äusseren Düse 101 mindestens etwa 950° C, vorzugsweise mindestens etwa 1000° C und stärker bevorzugt etwa 1050° C bis etwa 1150° C ist.

Es ist hierbei günstig, dass praktisch die gesamte äussere Düse in ihrer Längsrichtung auf die vorstehend angegebene Temperatur erhitzt wird. Jedoch ist dies nicht wesentlich und derjenige Teil der äusseren Düse, der nahe dem äus-

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seren Schmelztiegelbauteil und/oder dem Austritt ist oder die Umgebung der äusseren Düse kann bei einer Temperatur niedriger als der angegebenen Temperatur liegen. Ganz allgemein wird gemäss der Erfindung mindestens ein Teil der aus- · seren Düse, vorzugsweise mindestens der Mittelteil der äusseren Düse in ihrer Längsrichtung auf eine Temperatur erhitzt und bei dieser Temperatur gehalten, die gleich oder höher als die Temperatur des Schmelztiegels liegt. Falls der Teil der äusseren Düse, der bei der vorstehenden Temperatur gehalten wird, zu klein ist, besteht die Gefahr, dass ein Hochgeschwindigkeitsarbeitsgang nicht erreicht wird. Deshalb sollten günstigerweise mindestens die Hälfte, vorzugsweise mindestens zwei Drittel.der Länge der äusseren Düse bei der vorstehend angegebenen Temperatur gehalten werden.

Der hier angewandte Ausdruck "Temperatur des Schmelztiegels" bezeichnet die Oberflächentemperatur der äusseren Wand des mit der äussersten Düse verbundenen äussersten Schmelztiegelbauteils, d. h. des mit 102, 203, 303, 405 und 603 in den Fig. 1 bis 4- und 6 bezeichneten äusseren Schmelztiegelbauteils, falls nichts anderes angegeben ist.

Die Strömungsgeschwindigkeit des durch die aussere Düse 101 nach abwärts strömenden Glases wird-entsprechend dem Wasserheizwert, der Viskosität des Glases, der Form der Düse, d. h. Innendurchmesser und Lange der Düse, und dgl. geregelt. Es ist empirisch bekannt, dass die Strömungsgeschwindigkeit umgekehrt proportional zur Viskosität des Glases und der Länge der Düse ist und proportional der vierten Dimension des Innendurchmessers der Düse ist.

JLt- οΛ Ay-cJU+JL. J

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•β

Allgemein nimmt bei den hohen Temperaturen, bei denen das Spinnen ausgeführt wird, die Viskosität des Glases auf eine Grössenordnung von ein Zehntel ab, falls dessen Temperatur um etwa 100° C gesteigert wird. Das bedeutet, dass die Strömungsgeschwindigkeit des Glases um eine Grössenordnung vom 10-fachen ansteigt und,anders ausgedrückt, nimmt die Spinngeschwindigkeit bei der Bildung optischer Fasern um eine Grössenordnung vom 10-fachen zu. Die erhitzte lange äussere Düse 101, die in der Fig. 1 gezeigt ist, dient zur Senkung der Viskosität der hindurchgehenden Schmelzströmung und erhöht stark die Strömungsgeschwindigkeit .der Glasschmelze, während die Schmelze in Form einer laminaren Strömung gehalten wird. Die Strömungsgeschwindigkeit der durch die Düse fliessenden Glasschmelze nimmt proportional zur Länge der Düse ab, jedoch dieser Abfall kann durch eine geringe Erhöhung des Innendurchmessers der Düse ausgeglichen werden.

Falls die· Länge der äusseren Düse 101 zu kurz ist, wird es schwierig, die äussere Düse allein auf die gewünschte hohe Temperatur zu erhitzen, ohne dass die Temperatur des Schmelztiegels auf eine unerwünscht hohe Temperatur erhitzt würde. Deshalb ist es empfehlenswert, die Länge der äussersten Düse auf mindestens 30 mm einzustellen. Es gibt keine bestimmte obere Grenze hinsichtlich der Länge der äusseren Düse. Falls jedoch deren Länge zu gross wird, nimmt die Strömungsgeschwindigkeit der hindurchfliessenden Glasschmelze markant ab und die Aufgabe des Hochgeschwindigkeitsspinnens gemäss der vorliegenden Erfindung ist schwierig zu erreichen. Im allgemeinen ist es günstig, dass die Länge der äussersten Düse einen Wert von 2000 mm nicht überschreitet. Vorteilhafterweise liegt die Länge der äussersten Düse innerhalb des Bereiches von 50 bis 1500 mm, insbesondere bevorzugt 100 bis 1000 mm.

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- 16 ft

Im Rahmen der Erfindung bezeichnet der Ausdruck "Länge der Düse" den Abstand der Düse von ihrem einen am Boden des Schmelztiegelbauteiles befestigten Ende bis zu ihrem vorderen Ende entlang der Zentralachse der Düse.

Der Innendurchmesser der äussersten Düse (äussere Düse 101 in Fig. 1) ist nicht kritisch und kann innerhalb eines weiten Bereiches je nach der Art des Glasmaterials, der Erhitzungstemperatur, dem gewünschten Durchmesser der Glasfaser und dgl., geregelt werden. Es ist zumindest notwendig, dass die Glasschmelze in Form einer laminaren Strömung hindurchströmt. Es ist vorteilhaft, dass der Innendurchmesser der äussersten Düse allgemein 3. his 50 mm, vorzugsweise

4 bis 30 mm, insbesondere 5 his 20 mm, beträgt. Aus dem gleichen Grund wie vorstehend wird das Verhältnis von Länge zu Durchmesser der äussersten Düse innerhalb eines Bereiches von 3 bis 100, vorzugsweise innerhalb des Bereiches von

5 bis 60, und stärker bevorzugt des Bereiches von 10 bis 50, gewählt.

Die innere Düse kann so gestaltet sein, dass der Austritt 114 in das Innere der äusseren Düse 101, wie z. B. in Fig. 3 gezeigt, geöffnet ist, sofern sie koaxial mit der äusseren Düse angebracht ist. Oder sie kann so gestaltet sein, dass ihr Austritt 114 in das Innere des äusseren Schmelztiegels 102 vor dem Erreichen, des Einlasses der äusseren Düse 101 geöffnet ist, wie beispielsweise in den Fig. 1 oder 2 gezeigt. Im ersten Fall kann der Austritt der inneren Düse auf der gleichen Höhe wie der Austritt der äusseren Düse angebracht sein. Falls (jedoch die Länge der inneren Düse zu lang gemacht wird, werden verschiedene Nachteile verursacht. Wenn beispielsweise die äussere Düse auf

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hohe Temperatur erhitzt wird, wird entsprechend die innere Düse auf die hohen Temperaturen ausgesetzt und dadurch wird die Wahrscheinlichkeit, dass Verunreinigungen aus dem Material der inneren Düse in die kernbildende Glasschmelze diffundieren, erhöht. Bei der Herstellung von optischen Glasfasern mit einer graduierenden Brechungsindexverteilung, wie in Fig. 5(O gezeigt, wird keine ausreichende Zeit zum Eontakt zwischen der kernbildenden Glasschmelze und der abdeckenden Glasschmelze zum Ionenaustausch erhalten. Allgemein ist es günstig, dass der Austritt der inneren Düse an einer Stelle etwa an der Hälfte der Länge der äusseren Düse oder an einer Stelle näher zum Schmelztiegel, vorzugsweise an einer Stelle von ein Drittel der Länge der äusseren Düse oder einer Stellung näher dem Schmelztiegel geöffnet ist. Besonders günstig ist es, dass der Austritt der inneren Düse an einer Stelle nahe dem Einlass der äusseren Düse geöffnet ist. Wenn der Austritt der inneren Düse in das Innere des äusseren Schmelztiegels geöffnet ist, ist der Abstand zwischen dem Austritt der inneren Düse und dem Einlass der äusseren Düse nicht kritisch. Vorteilhafterweise ist dieser Abstand auf nicht mehr als 20 mm, vorzugsweise nicht mehr als 10 mm und noch bevorzugter nicht mehr als 5 mm eingestellt.

Der Innendurchmesser der inneren Düse ist nicht stark beschränkt, sofern er kleiner als der Innendurchmesser der äusseren Düse ist. Das Verhältnis des Innendurchmessers der äusseren Düse zu demjenigen der inneren Düse liegt günstigerweise innerhalb des Bereiches von 10 : 9 bis 10 : 1, vorzugsweise 10 : 8 bis 10 : 2 und stärker bevorzugt 10 :7 bis 10 : 3· Der Aussendurchmesser der inneren Düse braucht nicht kleiner als der Innendurchmesser der äusseren Düse sein, insbesondere wenn die Innendüse innerhalb der äusseren Düse

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untergebracht ist. Obwohl von der Stärke des für die optische Glasfaser erforderlichen Decküberzuges abhängig, ist der Aussendurchmesser der inneren Düse mindestens 1 mm, vorzugsweise mindestens 2 mm kleiner als der Innendurchmesser der äusseren Düse.

Das nach abwärts durch die Düse strömende Glasschmelzenmaterial wird am Austritt 113 der äusseren Düse 101 aufgenommen. Bei dieser Aufnahme wird die Glasschmelze rasch in der Umgebung des Austrittes 113 verengt. Somit wird, wie' bekannt ist, der Durchmesser der erhaltenen Faser durch die Aufnahmegeschwindigkeit bestimmt. Falls die Aufnahmegeschwindigkeit niedrig ist, kann eine Glasfaser mit einem relativ grossen Durchmesser erhalten werden. Falls die Aufnahmegeschwindigkeit höher ist, kann eine optische Glasfaser mit einem kleineren Durchmesser erhalten werden.

Die in dieser Weise hergestellten optischen Glasfasern haben die in Fig. 5 (a) gezeigte Querschnittsfοrm und die injden Fig. 5 (b) oder 5 (c) gezeigten Brechungsindexverteilungen.

Unter Bezugnahme auf Fig. 1 wird das Verhalten gemäss der Erfindung hinsichtlich eines Verfahrens der Erhitzens des Schmelztiegels und der Düsen durch einen elektrischen Ofen beschrieben. Das Verfahren des Erhitzens ist nicht auf die Anwendung eines elektrischen Ofens beschränkt und eine Hochfrequenzinduktionserhitzung und eine elektrische Widerstandserhitzung sind gleichfalls möglich. In den Fig. 2 und 3 sind diese anderen Erhitzungsverfahren spezifisch abgehandelt. Es ist darauf hinzuweisen, dass, falls keine spezielle Beschreibung gegeben ist, die gleiche Beschreibung wie bei der Fig. 1 zutrifft.

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aa.

Die Fig. 2 stellt einen Schnitt eines Hoehgeschwindigkeitsspinnofens dar, welcher das Prinzip der Ausführung gemäss der Erfindung unter Anwendung eines Verfahrens der direkten Erhitzung des Schmelztiegels und der Düsen mit Hochfrequenz zeigt. Eine zylindrische, langgestreckte äussere Düse 201 aus einem Metall, wie Platin, erzeugt Wärme durch Induktionserhitzung, welche durch Strömung einer elektrischen Hochfrequenzstroaies durch eine Schlange 202, die die Düse 201 umrundet, induziert wird. Diese Induktionserhitzung hat eine hohe elektrische Wirksamkeit und macht es relativ leicht, die Temperatur der Düse bei einem so hohen Wert wie mehr als etwa 1200° C zu halten. Ein äusseres Platinschmelztiegelbauteil 203 wird in gleicher Weise mit einer Schlange 204 durch Hochfrequenzinduktion erhitzt.

Fig. 3 stellt einen Schnitt eines Hochgeschwindigkeitsspinnofens dar, der das Prinzip der Ausführung der vorliegenden Erfindung nach einem Verfahren der dirketen Erhitzung der Schmelztiegelbauteile und -düsen unter Anwendung eines Starkstromes von niedriger Spannung zeigt. Eine zylindrische längliche äussere Düse 301 aus einem Metall, wie Platin, erzeugt Wärme, wenn ein Starkstrom von niedriger Spannung durch dieselbe über die beiden Elektroden 302 zum Strömen gebracht wird, die etwa an den oberen und unteren Enden der Düse 301 angebracht sind. Dieses direkte Widerstandsheizverfahren hat einen hohen Wärmeeffekt, erlaubt leicht eine genaue Kontrolle der Temperatur und kann einfach hohe Temperaturen von mindestens etwa 1200 C erreichen. Ein äusseres Platinschmelztiegelbauteil 303 wird in gleicher Weise elektrisch durch zwei Elektroden 304· erhitzt.

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Die vorstehende Beschreibung erfolgte im Hinblick auf das Verhalten gemäss der Erfindung unter Anwendung eines Schmelztiegels aus zwei Bauteilen. Jedoch kann die vorliegende Erfindung auch in gleicher Weise auf die Herstellung von optischen Glasfasern unter Anwendung eines Schmelztiegels, welcher aus zwei oder mehr Bauteilen besteht, angewandt werden. Die Erfindung wird nachfolgend weiterhin unter Bezugnahme auf die Anwendung eines Schmelztiegels aus drei Bauteilen beschrieben.

In Fig. 4 ist ein Beispiel zur Herstellung von optischen Glasfasern mit niedrigem Verlust nach einem verbesserten Verfahren mittels eines Schmelztiegels aus drei Bauteilen gemäss der vorliegenden Erfindung gezeigt. Der Schmelztiegel aus drei Bauteilen besteht aus einem inneren Schmelztiegel 401, worin ein Glas 402 von niedrigem Verlust für den Kern eingeführt wird, einem mittleren Schmelztiegel 403, worin ein Abdeckglas 404 von niedrigem Verlust eingeführt wirdj welcher den inneren Schmelztiegel umgibt, sowie ein aus den mittleren Schmelztiegel umgebenden äusseren Schmelztiegel 405, in den ein Glas 406 für die Schutzschicht kontinuierlich eingeführt wird. Die drei Schmelztiegelbauteile sind so befestigt, dass die innere Düse 40? ι die mittlere Düse 408 und die äussere Düse 409 an dem Bodenteil dieser Bauteile koaxial ausgebildet sind. Der Schmelztiegel aus drei Bestandteilen und die Düsen werden bei bestimmten hohen Temperaturen durch einen elektrischen Ofen 410 gehalten und durch Schmelzen der von oben eingeführten Glasmaterialien 402, 404 und 406 werden die Glasschmelzen innerhalb des Schmelztiegels bei bestimmten Wasserheizwerten gehalten. Diese Glasschmelzen sind mit einem Düsenteil verbunden und werden zu optischen Glasfasern mit einer Dreischichtstruktur gezogen.

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Das äussere Schmelztiegelbauteil 405 wird durch, ein Tragbauteil 411 getragen und das Tragbauteil 411 und der elektrische Ofen 410 können gegebenenfalls an einem senkrecht bewegbaren Ständer 412 fixiert sein, der mit einem nicht gezeigten Mechanismus zur Mikroeinstellung der Stellung ausgerüstet ist. Der innere Schmelztiegel 401 und der Zwischenschmelztxegel 403 sind durch ein Tragbauteil (nicht gezeigt) aufgehängt, das oberhalb des Schmelztiegels angebracht ist. In gleicher Weise sind die Glasmaterialien durch Zufuhrvorrichtungen (nicht gezeigt), die oberhalb des Schmelztiegels angebracht sind, aufgehängt.

Das Glas zur Kernbildung und das Glas zur Abdeckung können die gleichen sein, wie sie vorstehend beschrieben wurden. Beispiele für Gläser, die die Schutzschicht bilden, sind Silikatgläser, BorSilikatgläser und Natron-Kalk-Silikatgläser. AIoO, und ZnO können als Glasbestandteile zur Verbesserung der Witterungsbeständigkeit einverleibt sein.

Die äussere Düse 409 kann in der gleichen Weise erhitzt werden, wie vorstehend hinsichtlich des aus zwei Bauteilen bestehenden Schmelztiegels abgehandelten Verfahrens beschrieben ist. Länge und Innendurchmesser der äusseren Düse und Verhältnis von ihrer Länge .zum Durchmesser sind die gleichen wie die vorstehend hinsichtlich des Verfahrens mit dem aus zwei "Bauteilen beschriebenen Schmelztiegel abgehandelt wurden. Deshalb kann eine ausführliche Abhandlung hierüber an dieser Stelle weggelassen werden.

Die Stellungen der Austritts 414 und 415 der mittleren Düse 408 bzw. der hinteren Düse 407 sind nicht kritisch und können frei gewählt werden. Im Extremfall können die Aus-

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as

tritte 414 und 415 auf der gleichen Höhe wie der Austritt 413 der äusseren Düse 409 liegen. Aus dem gleichen Grund wie vorstehend angegeben, beispielsweise, um eine Abweichung oder Turbulenz der Strömung der Glasschmelze zu verhindern, ist jedoch der Austritt 414 der Zwischendüse 408 günstigerweise nach einwärts des Austrittes 413 der äusseren Düse 409 angebracht. Vorzugsweise ist der Austritt 414 mindestens an der Hälfte der Länge der äusseren Düse 409» stärker bevorzugt mindestens bei einem Drittel derselben nahe dem Schmelztiegel angebracht. Die Länge der Zwischendüse ist ■günstigerweise so kurz als .möglich. Allgemein beträgt sie 1 bis 200 mm, vorzugsweise 2 bis 100 mm, insbesondere 3 bis 50 mm. Andererseits kann die Innendüse 407 so vorspringen, dass ihr Austritt 415 in das Innere der äusseren Düse 409 geöffnet ist oder, wie in Fig. 4 gezeigt, in das Innere der Zwischendüse 408 geöffnet ist. Oder in der gleichen Weise wie vorstehend hinsichtlich zu dem aus zv/ei Bauteilen bestehenden Schmelztiegel beschrieben, kann die innere Düse 407 so gestaltet sein, dass ihr Austritt in den Zwischenschmelztiegel 403 geöffnet ist. Wenn der Austritt 414 in das Innere der Zwischendüse 408 geöffnet ist, ist es vorteilhaft, dass der Austritt 415 mindestens bei der Hälfte, vorzugsweise mindestens bei einem Drittel der Länge der Zwischendüse^nahe dem Schmelztiegel gelegen ist.

Die Innen- und Aussendurchmesser der Zwischendüse 408 und der Innendüse 407 sind nicht kritisch und können gegebenenfalls entsprechend den für die optischen herzustellenden Glasfasern erforderlichen Eigenschaften bestimmt werden. Allgemein kann die innere Düse 408 einen Innendurchmesser von 2 bis 35 mm, insbesondere 5 bis 10 mm, und einen Aussendurchmesser von 4 bis 40 mm, vorzugsweise 7 bis 15 mm, haben.

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Günstigerweise hat die Innendüse 407 einen Innendurchmesser von 2 bis 20 mm, vorzugsweise 3 bis 8 mm, und einen Aussendurchmesser von 4 bis 25mm, insbesondere 5 bis 10 mm.

Die in dieser Weise erhaltene optische Glasfaser hat die in Fig. 3 (d) gezeigte Querschnittsform und die in den Fig· 5 (e) oder 5 (f) gezeigten Brechungsindexverteilungen, worin in der Zeichnung η den Brechungsindex und r den Radius der Faser angeben.

Bei den üblichen^aus drei Bauteilen bestehenden Schmelztiegeln sind die Längen sämtlicher Düsen weniger als einige Millimeter. Aus diesem Grund strömen bei der Herstellung von optischen Glasfasern von niedrigem Verlust die Glasschmelzen abweichend oder turbulent in der Umgebung des Düsenteiles. Dies führt zu Variierungen im Aussendurchmesser der optischen Fasern, Variierungen im Durchmesser des Kernes und dem Durchmesser der Abdeckschicht und zu einer exzentrischen Anordnung des Kernes und der Abdeckungsschicht. Infolgedessen wird die Wirksamkeit der Verbindung der Fasern aneinander an ihren Enden schlecht und es ist schwierig, Überciittlungskanäle über lange Abstände aufzubauen. Falls ferner eine MshrvellHiübermittlung unter Anwendung dieser optischen Fasern mit einer unzureichenden Dimensionsgenauigkeit· ausgeführt wird, zeigt sich eine Neigung zur Modusumwandlung und trotz der dreischichtigen Struktur nimmt der Verlust zu öder es ändert sich das Übermittlungsband. Durch Wahl der Länge der äusseren Düse gemäss der Erfindung innerhalb des Bereiches von 30 bis 2000 mm, wie in Fig. 4 gezeigt, und Erhitzen der äusseren Düse auf eine hohe Temperatur innerhalb des vorstehend angegebenen Bereiches wird es möglich, die aus den Düsen strömenden Glasschmelzen zu einer vollständig

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laminaren Strömung zu vereinigen und die vereinigte Strömung kann vom Austritt der Düse des äusseren Schmelztiegeis unter Bildung von optischen Glasfasern gezogen werden. Dadurch können unregelmässige Grossen der Fasern durch die Abweichung oder durch die turbulente Strömung der Schmelzen verhindert werden und optische Fasern mit einer hohen Dimensionsgenauigkeit über eine grosse Länge können mit hohen Geschwindigkeiten erhalten werden. Durch Erhöhung der Länge der äusseren Düse 409 kann der Innendurchmesser der äusseren Düse gegenüber dem üblichen Verfahren erhöht werden. Eine Düse mit einem grossen Innendurchmesser hat eine grosse Verarbeitungsgenauigkeit und ihre Stellung in koaxialer Anordnung ist leicht zu steuern. Infolgedessen kann eine optische Faser mit einem höchstens geringen Betrag der Abweichung und mit guter Querschnitt skr ei sförmigkeit in hoher Geschwindigkeit erhalten werden.

Nach einem v/eiteren Gesichtspunkt der Erfindung können optische Glasfasern mit einer Dreischichtstruktur, wie in Fig. 5 (d) gezeigt, mit hoher Geschwindigkeit unter Anwendung einer modifizierten Form des Spinnofens hergestellt werden, der aus dem vorstehend abgehandelten Schmelztiegel mit zwei Bauteilen und einer Hilfsdüse besteht. Das Prinzip dieses Verfahrens ist in Fig. 6 gezeigt.

In der Fig. 6 besteht der Schmelztiegel aus einem aus zwei Bauteilen bestehenden Schmelztiegel aus einem inneren Schmelztiegel 601 und einem umgebenden äusseren Schmelztiegel 603ι die so angebracht sind, dass die am Boden dieser Schmelztiegelbauteile angebrächten Düsen koaxial sind.

Ein Glas 602 von niedrigem Verlust für den Kern und ein

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Glas 604- von niedrigem Verlust für die Abdeeksehieht werden kontinuierlich, in den inneren Schmelztiegel 601 und den äusseren Schmelztiegel 603 jeweils eingeführt. Die inneren und äusseren Schmelztiegelbauteile sind durch Trägerbauteile (nicht gezeigt), die oberhalb der Schmelztiegel angebracht sind, aufgehängt und so fixiert, dass die Düsen für diese Schmelztiegelbauteile koaxial angeordnet sind. In gleicher Weise hängen das kernbildende Glas und das TJmkleidungsglas von Zufuhrvorrichtungen (nicht gezeigt), die oberhalb der Schmelztiegelbauteile angebracht sind, herunter. Der aus zwei Bauteilen bestehende Schmelztiegel wird bei einer bestimmten hohen Temperatur, beispielsweise durch einen elektrischen Ofen 605» gehalten. Die beiden Haterialglasbeschickungen ändern sich zu den Glasschmelzen 610 und 611 mit bestimmten Wasserheizwerten. Die Schmelze 610 fliesst nach abwärts durch eine innere Düse 612, die am Boden des inneren Schmelztiegels angebracht ist. Am Boden des äusseren Schmelztiegelbauteils 6OJ ist eine lange zylindrische äussere Düse 613 koaxial mit der inneren Düse 612 angebracht und wird durch einen elektrischen Ofen 605 erhitzt«

Bei der in 3?ig. 6 gezeigten Ausführungsform ist die äussere Oberfläche der äusseren Düse mit der Hilfsdüse" abgedeckt, wobei jedoch die Hilfsdüse lediglich zu Hilfszwecken angebracht ist, und die äussere Düse 613 stellt die äusserste Düse dar. Die Bedingungen zum Erhitzen der äussersten Düse und für ihre Länge und ihren Innendurchmesser werden innerhalb der vorstehend angegebenen Bereiche gewählt.

Die Schmelzen 610 und 611 treffen dann koaxial in einer laminaren Strömung zusammen und gehen durch die äussere Düse 613 nach abwärts. An der äusseren Düse 613 mit einer

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Länge von mehr als 30 mm ist eine zylindrische Hilfsdüse 606 mittels eines Trägerständers 608 befestigt. Die Hilfsdüse 606 ist koaxial mit der äusseren Düse 613 mittels eines senkrecht beweglichen Ständers 609 fixiert, der mit einem nicht gezeigten Mechanismus zur Mikroeinstellung der Stellung ausgerüstet ist. Ein Glasmaterial 607 für die Schutzschicht wird durch den elektrischen Ofen 605 erhitzt und ändert sich zu einer Schmelze 614-, die dann kontinuierlich in .die Hilfsdüse 606 von einer am oberen Teil der Hilfsdüse angebrachten Öffnung so zugeführt wird, dass sie bei einem bestimmten Wasserkopfwert innerhalb der Hilfsdüse gehalten wird. Die Schmelze 614 für die Schutzschicht wird in Form einer laminaren Strömung mit den Glasschmelzen für den Kern und die Abdeckschicht vereinigt und von einem Austritt am unteren Ende der Hilfsdüse 606 abgezogen, so dass eine optische Faser mit einer Dreischichtstruktur mit hoher Spinngeschwindigkeit gebildet wird.

Auf Grund der vorliegenden Erfindung wird es möglich, optische Faser von niedrigem Verlust aus einem Mehrkomponentenglas mit hohen Spinngeschwindigkeiten, die einige 10 km je Stunde erreichen, unter Anwendung eines aus mehreren Bauteilen bestehenden Schmelztiegels mit einer langen zylindrischen Düse von spezifischer Länge am Boden des äussersten Schmelztiegelbauteils und Erhitzen der langen Düse zur Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit des Glases herzustellen. Dieses Verfahren kann kontinuierlich während langer Zeiträume durch kontinuierliche Zuführung von Glasmaterialien oder -Schmelzen der Glasmaterialien von der Oberseite des Schmelztiegels ausgeführt werden. Bei Anwendung einer Spinnapparatur kann eine optische Faser hergestellt werden, die einige 100 000 km je Jahr beträgt. Die gemäss der vorliegenden Erfindung hergestellten optischen Fasern besitzen eine

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exakte Wiedergabe des niedrigen Verlustes des Glasmaterials, da der Kern und das umgebende Glas eine Verunreinigung £tu?ch verunreinigende Ionen aus dem Material, woraus die Düsen gebildet sind, vermeiden. Da die nach abwärts durch eine lange äussere Düse strömende Glasschmelze einen laminaren Strom bildet, besitzen der Aussendurchmesser der erhaltenen optischen Faser, der Durchmesser des Kernes und die Konzentrizität des Kernes und des Aussendurchmessers der Faser eine hohe Dimensionsgenauigkeit. Falls die vorliegende Erfindung auf die Herstellung von optischen Glasfasern aus mehreren Komponenten vom Fokusiertyp'angewandt wird, beispielsweise mit den in den Fig. 5 (c) und 5 (f) gezeigten Brechungsindices, kann ein Dotierungsion in dem Kernglas mit dem Ion in dem Deckglas während eines ausreichenden Zeitraumes durch Anwendung der langen Düse ausgetauscht werden. Infolgedessen kann ein breites Band optischer Fasern mit einem grossen Kerndurchmesser erhalten werden. Optische Fasern vom Fokusiertyp mit einem grossen Kerndurchmesser ermöglichen einen einfachen Eintritt von Lichtstrahlen oder können leicht miteinander verbunden werden und haben eine überlegene Anwendbarkeit in der Praxis.

Gemäss der Erfindung können die Düsen und die Schmelztiegel nach dem gleichen oder unterschiedlichen Verfahren erhitzt werden. Ferner ist es nicht notwendig, dass der Innendurchmesser der Düse über die gesamte Länge der Düse gleich ist. Die Düse kann vielmehr auch von einer Art sein, deren Innendurchmesser fortschreitend abnimmt. Andererseits kann die vorliegende Erfindung nicht nur auf die Herstellung von optischen Fasern angewandt werden, sondern auch auf die Herstellung von Vorformen zum Ziehen von optischen Fasern.

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Die Erfindung ergibt auch, optische Fasern mit Dreischichtstruktur, die stabile Multimode-Übermittlungseigenschaften und eine hohe Dimensionspräzision besitzen. Falls die äusserste Düse eine Länge von mehr als 30 mm hat, kann die Variierung des Aussendurchaiessers der optischen Fasern auf 1 Mikron oder weniger begrenzt werden. Da weiterhin die äussere Düse lang ist, können ihr Aussen- und Innendurchmesser erhöht werden und die Verarbeitungsgenauigkeit und Konzentrizität können gesteigert werden. Die Anwendung eines reinen Platinschmelztiegels mit einer äusseren Düse mit einem Aussendurchraesser von mindestens 10 mm ergibt optische Fasern mit einer Kreisförmigkeit von mehr als 99 % und einer Kernabweiehung von weniger als 1 Mikron. Infolgedessen können die in dieser Weise hergestellten optischen Fasern zu einem langen Lichtdurchlässigkeitskanal von niedrigem Verlust nach einem einfachen Verfahren geformt werden. Die gemäss der Erfindung hergestellten Dreischichtstrukturen der optischen Fasern erlauben eine drastische Abnahme des Betrages des Abdeckungsglasmaterials, das einen hohen Verlust erfordert. Beispielsweise erfordert eine optische Faser aus einem Mehrkomponentenglas mit einem Kerndurchmesser von 60 am und einem Aussendurchmesser von 150 /im, falls es von Zweischichtstruktur ist, etwa 37 &g Abdeckungsglas ge 1000 km. Wenn jedoch die Struktur zu einer Dreischichtstruktur geändert wird und der Aussendurchmesser der Abdeckungsschicht auf 100 um gesenkt wird, nimmt die erforderliche Menge des Abdeckungsglases auf 13 kg je 1000 km ab. Die Kosten zur Herstellung der optischen Fasern aus dem Mehrkomponentenglas ■ werden durch die Kosten der Glasmaterialien bestimmt, falls die Menge der optischen Glasfasern erhöht wird. Infolgedessen hat die Verringerung der Menge des Glases vom niedrigen Ver-

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lust einen grossen Effekt auf die Verringerung der Kosten bei der Herstellung der optischen Fasern. Die Anwendung eines Materials mit einer guten Wasserbeständigkeit, Alkalibeständigkeit und Säurebeständigkeit für eine Schutzglasschicht, die die äusserste Schicht der Dreischichtstruktur bildet, wird bevorzugt, da sie es ermöglicht, dass die Herstellung der optischen Fasern eine gute Witterungsstabilität erreicht. Ferner wird, wenn der Ausdehnungskoeffizient des Glases in der Schutzschicht niedriger als derjenige des Deckglases gemacht wird, eine Pressbeanspruchung^in der Schutzschicht . ausgebildet und die mechanische Festigkeit der optischen Fasern kann erhöht werden.

Falls das erfindungsgemässe Verfahren auf die Herstellung von dreischichtigem optischen Fasern von Fokusiertyp unter Anwendung der Diffusion eines Dotierungsions durch Ionenaustausch angewandt wird, wird die Düse für das Zwischenschmelztiegelbauteil im Fall eines aus drei Bauteilen bestehenden Schmelztiegels oder".die Düse für das äussere Schmelztiegelbauteil im Fall eines aus zwei Bauteilen bestehenden Schmelztiegels ausreichend lang, um eine ausreichende Diffusionszeit zur Ausbildung derggewünsehten Verteilung des Eefraktionsindex sicherzustellen, wenn die Schmelzen des Kernglases und des Deckglases koaxial zusammentreffen und nach abwärts strömen. Infolgedessen werden optische Glasfasern mit günstigen Verteilungen des Eefraktionsindex erhalten.

Die nach der Erfindung ausgebildeten optischen Glasfasern werden beispielsweise zur Verbindung von Lichtübermittelungskanälen oder Lichtübermittlungslextungen zur Lieferung oder Steuerung von Informationen oder Signalen verwendet.

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Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung im einzelnen.

Beispiel 1

Unter Anwendung eines zur indirekten Erhitzung eingerichteten Spinnofens, wie in Fig. 1 gezeigt, wurde eine optische Faser vom Stufentyp aus einem Natron-Borsilikatglas mit einer Viskosität von etwa 1000 Poisen bei 970° C ge- spönnen. Speziell wurde ein Glas aus 55 Gew.% SiO₂, 20 Gew.% ^B2°3» ¹9 Gew.% Na₂O und 6 Gew.% CaO mit einem Brechungsindex von 1,533 als Material für den Kern und ein Glas aus 67 Gew.% SiO₂, 11 Gew.% B₂O, und 22 Gew.% Ha₂O und miteeinem Brechungsindex von 1,513 als Material für die Deckschicht verwendet. Der Spinnofen enthielt eine äussere Düse 101 mit einer Länge von 50 mm und einem Innendurchmesser von 8 mm und eine innere Düse mit einem Aussendurchmesser von 7 ram» einem Innendurchmesser von 6 mm und einer Länge von 25 mm» wobei die Spitze der inneren Düse 3 nim oberhalb der .Einlassöffnung der äusseren Düse lag. Die Temperatur des Schmelztiegels wurde bei 970 C gehalten, die Temperatur des mittleren Teiles der äusseren Düse wurde bei 1050° C gehalten und die Temperatur von ihrem unteren Ende wurde bei 1000° C geh'alten. Eine optische Faser mit einem Aussendurchmesser von 150 Mikron und einem Kerndurchmesser von 100 Mikron konnte mit einer Spinngeschwindigkeit von 15 km je Stunde unter diesen Bedingungen erhalten werden.

Pas vorstehende Verfahren wurde wiederholt, wobei jedoch eine innere Düse mit einem Aussendurchmesser von 9 mm und einen Innendurchmesser von 8 mm verwendet wurde, wobei die anderen Vorschriften die gleichen wie vorstehend waren, und

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eine äussere Düse mit einer Länge von 100 mm und einem Innendurchmesser von 10 mm verwendet wurde, und die Temperatur des Schmelztiegelsteils, die Temperatur der Mitte der äusseren Düse und die Temperatur des vorderen Endes der äusseren Düse jeweils bei 970° C, 1100° C und 1060° C gehalten wurden, wodurch eine optische Glasfaser mit einem Aussendurchmesser von 150 Mikron und einem Kerndurchmesser von 100 Mikron mit einer Spinngeschwindigkeit von 35 km je Stunde erhalten werden konnte. Niedrige Verlustwerte wurden sogar erhalten, wenn die innere Düse 112 durch eine Düse mit einem inneren Durchmesser von 3 bis 7 mra ersetzt wurde und der Kerndurchmesser innerhalb des Bereiches von 20 Mikron bis 120 Mikron geändert wurde. Die Fluktuierungen des Aussendurchmessers und den Kerndurchmessers betrugen weniger als 1 % und die Menge der Exzentrizität zwischen Aussendurchmesser und Kern betrug weniger als 1 Mikron.

Beispiel 2

Unter Anwendung eines zur indirekten Erhitzung eingerichteten Spinnofens, wie in Fig. 1 gezeigt, wurde eine optische Glasfaser vom Fokus si er typ aus einem Natron-Borsilikätgrundglas mit einer Viskosität von etwa 1000 Poisen bei 950° C gesponnen. Die Glasmasse für den Kern hatte eine Brechungsindex von 1,533 und bestand aus 55 Gew.% ₂ 20 Gew.% B₂O₅, 18 Gew.% Na₂O und 7 Gew.% Ti₂O und die Glasmasse für die Deckschicht hatte einen Brechungsindex von 1,513 und bestand aus 65 Gew.% SiO₂, 12 Gew.% B₂O₅ und 23 Gew.% Na₂O. Eine äussere Düse mit einer Länge von 500 mm und einem Innendurchmesser von 10 mm und eine innere Düse mit einem Aussendurchmesser von 8 mm und einem Innendurchmesser von 6 mm wurden verwendet, Das vordere Ende der inneren Düse

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lag 3 mm oberhalb des Einlasses der äusseren Düse- Die Temperatur der Schmelztiegels betrug 950° C. Diepemperatnr des mittleren Teils der äusseren Düse wurde bei iö80 G gehalten und deren unteres Ende wurde bei 1030° C gehalten. Eine optische Paser mit einem Aussendurchmesser iron 150 Mikron wurde mit einer Spinngeschwindigkeit von 20 km ^e Stunde unter diesen Bedingungen erhalten- Der Kerndurehmesser der Faser betrug 50 Mikron. Die Verteilung des Refraktionsindex im Inneren des Kerns war parabolisch und es wurde ein Band von iOOO Megahertz je km erhalten.

Eine optische Easer mit einem Kerndurchmesser von 75 Mikron, die durch Erhöhung des Kopfes der kernbildenden Glasschmelze in dem Schmelztiegel für den Kern erhalten wurde, so dass die Strömungsgeschwindigkeit des kernbildenden Glases erhöht wurde, hatte ein Band von 4Ό0 Megahertz und zeigte einen niedrigen Verlust und eine gute Dimensionsgenauigkeit-

Beispiel 3

Unter Anwendung eines direkten Erhitzungsverfahrens unter Anwendung von Hochfrequenz, wie in Pig. 2 gezeigt, wurde eine optische Paser vom Stufentyp aus einem Uatron-Kalk-Silikatglas mit einer Viskosität von etwa 1000 Poisen bei 1050 G gesponnen. Die Glasmasse für den Kern hatte einen Brechungsindex von 1,546 und bestand aus 66 Gew.% SiO₂, 15 Gew,% Ha₂O und 19 Gew.% CaO und die Glasmasse für die Deckschicht hatte einen Brechungsindex von 1,527 und bestand aus 68 Gew.% SiO₂, 17 Gew.% Na₂O und 15 Gew.% GaO. Es wurde eine äussere Düse mit einer Länge von 200 mm und einem Innendurchmesser von 10 mm verwendet. Die verwendete innere Düse hatte die gleiche Grosse und Stellung wie die in Beispiel 2 verwendete-

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Der Schmelztiegel wurde bei einer Temperatur von 1050° C gehalten und eine Hochfrequenz mit 10 Kilozyklen bei 5 Kilowatt wurde an die äussere Düse angelegt, um den Mittelteil der äusseren Düse bei 1230° C und ihr unteres Ende bei 1120° C zu halten. Eine optische Easer mit einem Kerndurchmesser von 60 Mikron, einem Aussendurchmesser von 150 Mikron, einer guten Dimensionsgenauigkeit und einem niedrigen Verlust wurde unter diesen Bedingungen bei einer Spinngeschwindigkeit von 45 km je Stunde während langer Zeiträume erhalten.

Beispiel 4

Unter Anwendung des direkten Widerstandserhitzungsverfahrens, wie in Fig. 3 gezeigt, wurde eine optische Faser vom Stufentyp aus einem Natron-Kalk-Silikatglas mit einer Viskosität von etwa 1000 Poisen bei 1080° C gesponnen. Die Glasmasse für den Kern hatte einen Brechungsindex von 1,54-5 und bestand aus 68 Gew.% SiO₂, 14 Gew.% Na₂O und 18 Gew.% CaO. Eine Glasmasse für die Deckschicht hatte einen Brechungsindex von 1,525 und bestand aus 70 Gew.% SiO₂, 16 Gew.% O und 14 Gew.% CaO.

Ein Wechselstrom von 2 Volt und 300 Ampere wurde durch die äussere Düse mit einer Länge von 1000 mm und einem Innen durchmesser von 20.mm geführt und die Temperatur des Mittelteils der Düse wurde bei 1250 C und die temperatur ihres unteren Endes wurde bei 1130° C gehalten. Der Schmelztiegel wurde bei 1080° C gehalten. Die verwendete innere Düse hatte einen Aussendurchmesser von 16 mm und einen Innendurchmesser von 14 mm, wobei ihr vorderes Ende an der gleichen Höhe wie der Einlass der äusseren Düse lag. Eine optische Faser mit einem Aussendurchmesser von 150 Mikron und einem Kerndurch-

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messer von 60 Mikron wurde mit einer Spinngeschwindigkeit von 60 km je Stunde unter diesen Bedingungen erhalten. Falls die Temperatur des Mittelteiles der Düse auf 1080° C und die Temperatur an ihrem unteren Ende auf 1000° C erniedrigt wurde, und die Spinngeschwindigkeit auf 1 m je Stunde eingestellt wurde, konnten Vorformen mit einem Aussendurchmesser von 10 mm und einem Kerndurchmesser von 4 mm erhalten werden.

Beispiel 5

Unter Anwendung eines aus drei Bauteilen aufgebauten Schmelztiegels, der am Boden mit einer äusseren Düse mit einem Innendurchmesser von 20 mm und einer Länge von 200 mm ausgestattet war, wurde eine optische Faser vom Stufentyp, die aus einem Kern 103, einer Deckschicht 104 und einer äussersten Schicht 105 bestand, wie in Fig. 5 (d) gezeigt, aus einem Natron-Kalk-Silikatglas mit einer Viskosität von etwa 1000 Poisen bei einer Temperatur von 1020° C nach dem in Fig. 4 gezeigten Verfahrensprinzip gesponnen. Die Glasmasse für den Kern hatte einen Refraktionsindex von 1,549 und bestand aus 64 Gew.% SiO₂, 16 Gew.% Na₂O und 20 Gew.% CaO. Die Glasmasse für die Deckschicht· hatte einen Refraktionsindex von 1,530 und bestand aus 66 Gew.% SiO₂, 18 Gew.% Na₂O und 16 Gew.% CaO. Die Glasmasse für die äusser-ste Schicht hatte einen Brechungsindex von 1,535 und bestand aus 66 Gew.% SiO₂, 20 Gew.% Na₂0,10 Gew.% CaO und 4 Gew.% BaO.

Der Schmelztiegel enthielt auch eine innere Düse 407 mit einem Aussendurchmesser von 10 mm, einem Innendurchmesser von 6 mm und einer Länge von 50 mm, wobei dessen vorderes Ende 20 mm unterhalb des feststehenden Teiles der äusseren

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Düse angebracht war, und einer mittleren Düse 408 mit einem Aussendurchmesser von 16 mm, einem Innendurchmesser von 14 mm und einer Länge von 100 mm, wobei deren vorderes Ende 80 mm unterhalb des feststehenden Teiles der äusseren Düse angebracht war.

Eine mit einer Geschwindigkeit von etwa 30 km je Stunde gesponnene Faser, wobei die Temperatur des Schmelztiegelteiles bei 1020° C gehalten wurde, die Temperatur des mittleren Teiles der Düse bei 1050° C gehalten wurde und die Temperatur ihres unteren Endes bei 1030° C gehalten wurde, zeigte eine hohe Dimensionsgenauigkeit, zeigte einen Faseraus s en durchmess er von 150 Aim + 1 xim, einen Abdeckungsaussendurchmesser von 120/um + 1 /um, einen Kernaussendurchmesser von 80 um + 1 jam und eine Kern exzentrizität von weniger als 1 Aim über die Gesamtlänge. Die Verteilung des Brechungsindex hatte die in Fig. 5 (e) gezeigte Gestalt. Das Licht, welches durch die Faser über einen Abstand von 5 km übermittelt wurde, zeigte eine stetige Verteilung des Modus und hatte eine Anzahl der Öffnungen von 0,20. Falls Lichtstrahlen auf die optische Faser mit dieser Öffnungszahl fielen, betrug der Lichtverlust weniger als 3 dB/km bei einer Wellenlänge von 0,80/um bis 0,85/um und es wurde ein Band von 50 Megahertz*km erhalten. Wenn die optischen Fasern mit Kunststoff überzogen wurden und zur Bildung eines optischen Kabels gebündelt wurden, waren die Variierungen des Verlustes und des Bandes im Kabel vernachlässigbar gering.

Beispiel 6

Unter Anwendung eines aus drei Bauteilen bestehenden Schmelztiegels, der am Boden des äussersten Schmelztiegel -

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bauteiles mit einer äusseren Düse mit einem Innendurchmesser von 25 mm und einer Länge von iOOO mm ausgestattet war, wurde eine optische Easer von Fokussiertyp aus einem Uatron-Borsili katglas mit einer Viskosität von etwa 1000 Poisen bei einer Temperatur von 950° C gesponnen.

Die Glasmassen für den Kern und die Deckschicht wurden die gleichen wie in Beispiel 2 verwendet. Die Glasmasse für die ausserste Schicht hatte einen Brechungsindex von 1,518 und bestand aus 65 Gew.% SiO₂, 10 Gew.% B₂O₅, 20 Gew.% O und 5 Gew.% ZnO.

Der Schmelztiegel enthielt auch eine innere Düse mit einem Aussendurchmesser von 12 mm, einem Innendurchmesser von 10 mm und einer Länge von I30 mm, wobei deren vorderes Ende 100 mm unterhalb des feststehenden Teiles der äusseren Düse angebracht war, sowie eine mittlere Düse mit einem Aussendurchmesser von 20 mm, einem Innendurchmesser von 16 mm und einer Länge von 200 mm, wobei deren vorderes Ende 180 mm unterhalb dem feststehenden Teil der äusseren Düse angebracht war.

Der Ionenaustauschabstand, worüber das Kernglas und das Deckglas nach abwärts in Kontakt miteinander innerhalb der Düse für das äusserste Schmelztiegelbauteil strömten, wurde auf 900 mm eingeregelt und die Temperatur der Mitte der äusseren Düse wurde bei 950° C und die Temperatur ihres unteren Endes bei 900 C gehalten. Die Schmelztiegeltemperatur betrug 950° C Unter diesen Bedingungen wurde eine Faser mit einer Spinngeschwindigkeit von etwa 15 km je Stunde hergestellt. Die erhaltene Faser hatte einen Faseraussendurchmesser von 150/um, einen Deckaussendurchmesser von 100 um und einen

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Kernaussendurchmesser von 60 Aim und eine Verteilung des Brechungsindex mit der in Fig. 5 (f) gezeigten Gestalt. Die Dimensionsgenauigkeit der Faser war über ihre Gesamtlänge hoch. Ein optisches, aus den erhaltenen optischen Fasern gebildetes Kabel ergab einen "Verlust von weniger als 5 dB/km und ein breites Band von mindestens 1 Gigahertz·km bei der Multimode-Transmission, falls ein Halbleiterlaser als Lichtquelle verwendet wurde.

Beispiel 7

Unter Anwendung der in Fig. 6 gezeigten Vorrichtung, welche eine äussere Düse 613 mit einem Aussendurchmesser von 10 mm, einem Innendurchmesser von 6 mm und einer Länge von 100 mm enthielt, wurde eine optische Faser vom Stufentyp mit einer Dreischichtstruktur aus einem Hatron-Kalk-Silikatlgas mit einer Viskosität von etwa 1000 Poisen bei einer Temperatur von 1020° C gesponnen. Die verwendeten Glasmassen waren die gleichen wie in Beispiel 5· Die Vorrichtung enthielt auch eine innere Düse mit einem Aussendurchmesser von 4 mm, einem Innendurchmesser von 3 mm und einer Länge von 3 mm, deren vorderes Ende 2 mm unterhalb des feststehenden Teiles der äusseren Düse angebracht war, sowie eine Hilfsdüse mit einem Aussendurchmesser von 20 mm, einem Innendurchmesser von 16 mm und einer Länge von 40 mm, wobei deren vorderes Ende auf der gleichen Höhe wie der vordere Ende der äusseren Düse lag.

Während die Temperatur der Mitte des äusseren Schmelztiegelbauteils bei 1020° C, die Temperatur der Hilfsdüse 606 und der Mittelteil der äusseren Düse bei 1050° C und die Tenroeratur des vorderen Endes der äusseren Düse bei

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1000° C gehalten wurden, wurde eine optische Faser mit einer Geschwindigkeit von etwa 20 km je Stunde erhalten. Die Faser konnte eine hohe Dimensionsgenauigkeit entsprechend einem Faseraussendurchmesser von 130/um + 1/um, einem Deckschichtaussendurchmesser von 120/um + 1 /um, einem Kernaussendurchmesser von 80 um + 1 iim und eine Kernexzentrizität von weniger als 1 um über ihre gesamte Länge beibehalten. Die Faser hatte die Verteilung des Brechungsindex, wie in Fig. 5 (e) gezeigt ist. Lichtstrahlen, die durch die Faser über einen Abstand von 5 km übermittelt wurden, zeigten eine stetige Modusverteilung und hatten eine Anzahl von Öffnungen von 0,20. Wenn eine Multimode-Transmission ausgeführt wurde, indem Lichtstrahlen mit dieser Öffnungszahl durchgeführt wurden, lag der Lichtverlust niedriger als 3 dB je km bei einer Wellenlänge von 0,80 um bis 0,85/um un d es wurde ein Band von 50 Megahertz·km erhalten. Wenn die Faser mit einem Kunst stoff material überzogen" wurde, und die überzogenen optischen Fasern zu einem optischen Kabel verarbeitet wurden, waren die Variierungen des Verlustes und des Bandes im Kabel vernachlässigbar gering.

Beispiel 8

Ein aus zwei Bestandteilen bestehender Schmelztiegel der in Fig. 6 gezeigten Art wurde eingesetzt, welcher eine äussere Düse 61J mit einem Aussendurchmesser von 22 mm, einem Innendurchmesser von 18 mm und einer Länge von 1000 mm am Boden des äusseren Schmelztiegelbauteils 603 und eine innere Düse mit einem Aussendurchmesser von 12 mm, einem Innendurchmesser von 10 mm und einer Länge von 100 mm besass, wobei deren vorderen Ende 900 mm oberhalb des vorderen Endes der äusseren Düse angebracht war. Eine Hilfsdüse 606 mit

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einem Aussendurchmesser von 30 mm, einem Innendurchmesser ?von 26 mm und einer Länge von 100 mm, wobei deren vorderes Ende auf dem gleichen Niveau wie das vordere Ende der äusseren Düse lag, wurde am Austrittsende der äusseren Düse angebracht. Eine optische Faser vom Fokussiertyp wurde aus einem Natron-Borsilikatglas mit einer Viskosität von etwa 1000 Poisen bei einer Temperatur von 950° C in dem in Fig. 6 gezeigten Spinnofen gesponnen.

Die Glaszusammensetzungen waren die gleichen wie in Beispiel 6.

Der Ionenaustauschabstand, über den das kernbildende Glas und das Deckglas nach abwärts in Eontakt miteinander innerhalb der äusseren Düse 613 strömten, wurden auf 900 mm eingestellt und die Temperatur der Mitte der Düse wurde bei 950 C und die Temperatur an ihrem unteren Ende bei 900° C gehalten. Der Schmelztiegel wurde bei 950° C gehalten. Eine optische Faser wurde unter diesen Bedingungen bei einer Spinngeschwindigkeit von etwa 10 km je Stunde hergestellt. Die erhaltene Faser hatte einen Aussendurchmesser von 150 um, einen Deckschichtaussendurchmesser von 100 um und einen Kernaussendurchmesser von 60 um und zeigte eine Brechungsindexverteilung gemäss dem in Fig. 5 (f) gezeigten Muster. Die Dimensionsgenauigkeit der Faser war .entlang der Gesamtlänge hoch. Bei einem aus den erhaltenen optischen Fasern hergestellten optischen Kabel konnte ein niedriger Verlust von weniger als 5 dB/km und ein breites Band von etwa 1 Gigahertz*km in Multimode-Transmission bei Anwendung eines Halbleiterlasers als Lichtquelle erhalten werden.

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L e e r s e i t e

Claims

Patentansprüche

Verfahren zur Herstellung von optischen Glasfasern, wobei Glasschmelzen unterschiedlicher Arten durch koaxial angebrachte Abgabedüsen in einem aus mehreren Bestandteilen aufgebauten Schmelztiegel mit zwei oder mehr Schnielztiegelbauteilen mit Abgabedüsen an ihrem Boden gemeinsam versponnen werden, dadurch gekennzeichnet, dass eine äusserste Düse mit einer Länge von mindestens 30 mm angewandt wird und so erhitzt wird, dass mindestens ein iBeil derselben bei einer Temperatur gleich oder höhei als der temperatur des Schmelztiegels gehalten wird und dadurch die Geschwindigkeit des Spinnens erhöht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Länge der äussersten Düse von nicht mehr als 2000 mm angewandt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Länge der äussersten Düse von 50 bis 1000 mm angewandt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, dass eine äusserste Düse mit einem Innendurchmesser von 4 bis 50 mm angewandt wird.
5· Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis von Länge zu Innendurchmesser der äussersten Düse mindestens 3 beträgt.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis von Länge zu Innendurchmesser der äussersten Düse 5 bis 60 beträgt.

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ORIGINAL INSPECTED

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7- Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die äusserste Düse so erhitzt wird, dass mindestens der mittlere Teil der äussersten Düse in ihrer Längsrichtung bei einer Temperatur um mindestens 100° C höher als der Temperatur des Schmelztiegels gehalten wird.
8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine koaxial mit und einwärts von der äussersten Düse angebrachte Düse eine Länge von nicht mehr als der Hälfte der Länge der äussersten Düse besitzt und angewandt wird.
9- Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der aus mehreren Bestandteilen bestehende Schmelztiegel aus Platin besteht und aus zwei oder drei Bauteilen aufgebaut ist.
10. Hochgeschwindigkeitspinnofen für optische Glasfasern, dadurch gekennzeichnet, dass der Ofen aus einem aus zwei oder mehr Schmelztiegelbauteilen mit einer Glasschmelzenabgabedüse an ihren Boden aufgebauten Mehrbestandteilssöhmelztiegel besteht, wobei die Einzeldüsen koaxial angebracht sind, und Einrichtungen zum äusseren Erhitzen des aus mehreren Bestandteilen aufgebauten Schmelztiegels und der Abgabedüsen aufweist, wobei die äusserste Düse eine Länge von mindestens 30 mm besitzt.
11. Ofen nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der äussersten Düse nicht mehr als 2000 mm beträgt.

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12. Ofen nach Anspruch ΊΟ oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der äussersten Düse 50 bis 1000 mm beträgt.
13· Ofen nach Anspruch 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die äusserste Düse einen Innendurchmesser von 4 bis 50 mm besitzt.
14. Ofen nach Anspruch 10 bis 13» dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis von Länge zu Innendurchmesser der äussersten Düse mindestens 3 beträgt. ·
15. Ofen nach Anspruch 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis von Länge zu Innendurchmesser der äussersten Düse 5 bis 60 beträgt.
16. Ofen nach Anspruch 10 bis 15» dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine koaxial mit und einwärts von der äussersten Düse liegende Düse eine Länge von nicht mehr als der Hälfte der Länge der äussersten Düse besitzt.

17·· Ofen nach Anspruch 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der aus mehreren Bauteilen Bestehende Schmelztiegel aus Platin besteht und zwei oder drei Bauteile umfasst .

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